3D打印物料究竟是什麼原理呢?

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隨著更好的技術的出現,在 1980 年代出現了一種稱為快速原型製作 (RP) 的想法及原理,這意稱為快速原型製作 (RP) 的想法意味著通過更自動化的方法開發模型和原型,通常需要數小時或數天就能完成模型打印,而不是傳統的原型製作需要數週時間。 3D 打印是這一想法的邏輯延伸,產品設計師利用使用3D打印物料的機器在數小時內製作自己的快速原型。

典型的 3D 打印機有點類似於的噴墨打印機。它通過使用稱為熔融沈積成型 (FDM) 的方法在同一區域上重複打印,從底部向上逐層逐層構建一個 3D 模型。打印機完全自動工作,通過將 3D CAD 繪圖轉換為許多二維橫截面層,在幾個小時內打印出模型。

FDM是3D打印的主要技術。它是 3D 打印界最受認可的,以“熔融沈積建模”或簡稱 FDM 或 FFF 的名稱而聞名。 S. Scott Crump 在 1980 年代後期開發了 FDM,並於 1990 商業化。 FDM 發展的另一個重要年份是 2005 年,當時 Adrian Bowyer 教授啟動了 RepRap 項目,引入了複製開源複制打印機的全球運動,並有幾種類型的 FDM 打印機。

通過 FDM 利用3D打印物料進行 3D 打印的工作原理

FDM是最基本用3D打印物料進行 3D 打印的工作原理。 FDM 涉及 3 個主要部分:在打印機上打印部件的打印平台;用作打印材料的一卷卷膠料和擠打印物料的噴頭。線材被打印機的擠出機並熔化,將材料一層一層地打印在打印平台上。

3D 打印建模原理過程涉及使用 CAD 3D 軟件(例如 SolidWorks、TinkerCAD 或 SelfCAD)設計對象。設計完成後,在選擇打印參數之前,3D 模型(可能是 .STL 文件)會通過“切片器”(例如 Flashprint)分成許多層。當3D打印機達到所需溫度時,3D 打印機將開始打印。這個溫度是熔化材料所必需的。用於熔融沈積的流行 3D 打印材料是 PLA, PETG, ABS等等。

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一旦足夠熱,直徑為 1.75 毫米或 2.85 毫米的3D打印物料就會被擠出到3D打印機的打印平台上。3D打印機通過 X、Y 和 Z 軸把噴嘴移動,然後打印平台下降另一層,直到模型打印完成為止。支撐在打印過程中支撐著凌空的模型,這樣可支撐著模型中可能倒塌的懸垂部分。這些支撐可以由與物體相同的材料製成,或者由可溶於水或檸檬烯的材料製成。一些更複雜的 3D 打印機可以配備兩個噴頭來組合多兩種顏色/材料。

與 3D FDM 打印機兼容的材料

FDM 打印機兼容多種熱塑性聚合物,如 PLA 和 ABS,也兼容聚碳酸酯,如 PET、PS、ASA、PVA、尼龍,甚至基於金屬、石頭、木材等的複合3D打印物料。這些複合材料通常提供有趣的機械性能,例如導電或耐熱性等。

根據3D打印機結構,也有不同類別的 FDM 3D 打印機,當然3D打印物料究竟原理。Cartesian  3D 打印機使用 X、Y 和 Z 軸的坐標,而polar  使用角度和長度的極坐標。 Delta打印機也可提供,具有垂直結構,圓形打印托盤和三臂固定打印噴頭。最近,具有多個旋轉軸的機械臂也出現在 3D打印市場上。

FDM:總結

它的低成本、處理和執行速度使 FDM 打印成為一種常用3D打印物料的原理。航空航天、汽車、建築、醫療、裝飾和藝術行業使用 FDM。它的主要用途是快速原型製作,或驗證視覺模型或功能部件。FDM 3D打印可用於小批量生產,其可以打印的物料也十分廣泛。

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